Nginx代理缓存静态资源

问题描述

有两台服务器，一台是外网的网关服务器，一台是内网的资源服务器，但是两台服务器距离很远（跨省），页面中依赖大量插件资源，加载耗时久，本章重点讲解Nginx代理缓存静态资源。

解决思路

• CDN
• 开启gzip压缩
• 图片格式优化，找到大图片
• 外网服务器进行静态资源缓存

proxy_cache工作原理

Nginx 的 proxy_cache 模块允许 Nginx 作为反向代理服务器时缓存后端服务器的响应。以下是 proxy_cache 模块的工作原理：

1. 请求到达：客户端向 Nginx 发送请求。
2. 缓存查找：Nginx 首先检查请求是否命中缓存。这是通过查找共享内存中的缓存键（由 proxy_cache_key 定义）来完成的。
3. 缓存命中：如果请求命中缓存，Nginx 直接从缓存中读取响应并返回给客户端。
4. 缓存未命中：如果请求未命中缓存，Nginx 将请求转发到后端服务器。
5. 后端响应：后端服务器处理请求并返回响应给 Nginx。
6. 缓存存储：Nginx 将后端服务器的响应存储在本地文件系统中，同时在共享内存中更新缓存键和元数据。
7. 返回响应：Nginx 将后端服务器的响应返回给客户端，并根据 proxy_cache_valid 指令设置的规则决定缓存时间。

配置

# 设置日志格式，$upstream_cache_status代表是否命中缓存
# $upstream_cache_status的返回值有7个：
# HIT表示缓存命中
# MISS表示未命中，请求被传送到后端
# EXPIRED表示缓存已经过期，请求被传送到后端
# UPDATING表示正在更新缓存，将使用旧的应答
# STALE表示无法从后端服务器更新缓存时，返回了旧的缓存内容
# BYPASS表示缓存被绕过了
# REVALIDATED表示启用proxy_cache_revalidate指令后，当缓存内容过期时，Nginx通过一次If-Modified-Since的请求头去验证缓存内容是否过期，此时会返回该状态
log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$request_time] [$time_local] "$request" '
                      '$upstream_cache_status '                      
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
# 打开日志格式化功能，如果这里不打开的话，上面的格式化不生效
access_log  logs/access.log  main;

# 设置缓存区信息
# levels：指定该缓存空间对应的目录，最多可以设置3层，每层取值为1|2；例如：levels=1:2   缓存空间有两层目录，第一次是1个字母，第二次是2个字母
proxy_cache_path /app/nginx/js_cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g inactive=60m;

# --------------以下为server中的配置---------------
location / {
	proxy_pass http://ip:端口;
}
# 启用缓存
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|ioc|ico|rar|zip|txt|flv|mid|doc|ppt|pdf|xls|mp3|wma|css|js)$ {
	proxy_pass http://ip:端口;
	proxy_cache my_cache;
	# proxy_cache_valid设置不同响应码的缓存过期时间
	# HTTP 206 Partial Content（部分内容）状态码表示服务器成功处理了客户端‌请求资源部分内容‌的GET请求，主要应用于支持范围请求（Range Request）的场景，比如文件断点下载
   	proxy_cache_valid 200 304 206 60m; # 缓存200, 304, 206响应3600秒（1小时）
   	proxy_cache_key $uri; # 缓存键的生成方式
    # add_header X-Cache '$upstream_cache_status from $host'; # 在请求的http响应头中返回，判断是否命中缓存
}

proxy_cache_path与proxy_cache_valid中超时时间同时设置，生效控制问题

inactive时间到了，数据删除。proxy_cache_valid时间到了不会被删除，但是会认为失效，再次请求时会重新下载。有请求，inactive就刷新计时，valid不变。没请求，inactive和valid都不变。
分析各种情况：

1. inactive设置1m，valid设置1h
   首先，请求进来，cache出现，两个时间开始倒计时。
   情况一：不断请求这个cache，inactive不断刷新1m倒计时，直到到达1h，valid过期。这时你去请求了一次，nginx重新去读取服务器数据，刷新valid倒计时。期间数据一直在缓存里。不请求，就再过1m删掉。
   情况二：两次请求间隔超过了1min，inactive生效，删除了这个cache数据，没了。你再请求，相当于重新去服务器拿了一次数据，inactive和valid倒计时都会重新刷新，不请求，cache里就没有这份数据了

2. inactive设置1m,valid设置1m
   首先，请求进来，cache出现，两个时间开始倒计时。
   情况一：1m内不请求，最后inactive生效删掉。不请求就没缓存了，请求了一次，重新从服务器读取一份，两个计时刷新。
   情况二：1m内请求了一次，inactive时间刷新，但是valid还在计时，所以1m到了后，缓存过期了。你再请求就重新从服务器读取一份，刷新计时。不请求，就等待1m，由inactive生效删除了缓存

3. inactive设置1h，valid设置了1m
   首先，请求进来，cache出现，两个时间开始倒计时。
   过了1m，缓存过期，数据在没删掉。不请求，直到1h到，inactive删掉缓存。请求了一次，重新从服务器读取，刷新两个计时。

所以，通常inactive应该需要设置的比valid中时间长，inactive和valid是配合使用，不是谁时间短覆盖谁的关系。

缓存清理

清除缓存，直接删除缓存文件夹，下次请求的时候会重新生成

外网缓存失败，内网不允许缓存

在生产环境出现过一个问题，在外网服务器nginx配置了缓存信息，日志配置生效，缓存目录也生成，但是始终没有生成缓存文件，最后排查发现，在内网的nginx配置了如下禁止缓存的信息，应该将此段内容从内网服务器移到外网上或者使用proxy_ignore_headers

add_header Cache-Control "private, no-store, no-cache, must-revalidate, proxy-revalidate, max-age=0";
add_header Pragma no-cache;
add_header Expires 0;

private：专用于个人的缓存，中间代理、CDN 等不能缓存此响应
public：响应可以被中间代理、CDN 等缓存

参考

nginx proxy_cache缓存详解（强烈推荐）
nginx配置proxy_cache_path之inactive和proxy_cache_valid对比
Nginx 缓存系统 proxy_cache详解